甘肅“古浪地震窗”雙差波速比特征

王麗霞 張 輝 張 博 徐 溶

（中國蘭州730000 甘肅省地震局）

諸多研究顯示，在大地震發(fā)生前后，地震波的速度存在明顯變化。對波速變化進行研究，有望獲取震源和地震孕育過程的某些信息，而地震波速比可將波速變化進行量化。地震波速比是地震學中重要的運動學參數(shù)之一，與地震波傳播路徑上介質(zhì)的物理性質(zhì)密切相關，可以反映地下介質(zhì)性質(zhì)的改變，并間接反映斷層活動情況。

通常利用多臺或多震方法計算平均波速比，用以反映從地震記錄接收臺站到震中距離內(nèi)地殼介質(zhì)的平均波速變化。對于震中較為集中的震群型地震，可采用雙差波速比方法進行分析，反映集中區(qū)地下介質(zhì)情況。雙差波速比方法是，利用一個小區(qū)域內(nèi)發(fā)生的多次地震來測定地震區(qū)波速比。假設一對相距較近的地震，被N個地震臺記錄到，若二者間距與地震到地震臺的距離相比足夠小，則認為2 個地震的體波（P 波，S 波）在到達震源區(qū)外同一地震臺時傳播路徑基本相同，即把波速比計算范圍限定在地震活動區(qū)內(nèi)，從而使得地震波速比的指示意義更為明確。

“古浪地震窗”（下文簡稱“古浪窗”）位于青藏高原東北緣，祁連地塊、鄂爾多斯地塊和阿拉善地塊的交匯區(qū)域。區(qū)內(nèi)分布多條活動斷層，構造較為破裂，地震活動頻繁。研究區(qū)內(nèi)主要分布皇城—雙塔斷裂、天橋溝—黃羊川斷裂和武威—天祝隱伏斷裂，構造特征不同，反映了區(qū)內(nèi)構造的復雜性。2009 年以來，在古浪窗200 km 范圍內(nèi)布設15 個數(shù)字化寬頻帶地震儀，記錄到大量中小地震。據(jù)甘肅地震臺網(wǎng)記錄，2009 年1 月至2020 年7月31 日，“古浪窗”發(fā)生ML≥1.0 地震5 700 余次，地震活動叢集。利用雙差波速比方法，選取古浪窗內(nèi)2009 年至2020 年7 月數(shù)字記錄完整的中小地震波形數(shù)據(jù)，為保證結果的穩(wěn)定性，以ML≥1.0、至少被4 個地震臺站記錄且有8 個震相為原則，篩選出3 149 個地震，進行波速比計算。

初步反演結果顯示，古浪窗內(nèi)波速比值在1.649—1.765，平均波速比值為1.696，與多臺和達法得到的平均波速比值1.71 相差不大。分析認為，古浪窗波速比變化大致可分為3 個階段：①2009—2013 年，波速比變化幅度較大，超出2 倍均方差范圍。在此階段，受2008 年汶川MS8.0 地震的影響，古浪窗內(nèi)中小地震活動增強，波速比波動較大且高于均值，顯示該地震窗及附近區(qū)域的應力水平較高且狀態(tài)不穩(wěn)定；②2014—2015 年，波速比變化比較平穩(wěn)，在平均值附近、2 倍均方差范圍內(nèi)浮動。在此階段，地震活動相對正常，區(qū)域應力水平趨于穩(wěn)定狀態(tài)；③自2016 年以來，波速比變化低于平均值，且呈下降趨勢。在此階段，古浪窗內(nèi)中小地震活動減弱，原本破碎的介質(zhì)導致區(qū)內(nèi)波速比出現(xiàn)低值變化，顯示區(qū)域應力水平較低。

綜合分析認為，2009 年以來，古浪窗內(nèi)波速比的變化過程與區(qū)域地震活動過程密切相關，表明區(qū)內(nèi)破碎巖石介質(zhì)的孔隙度與區(qū)域應力變化之間具有較好的關聯(lián)性。